laporan praktikum konstanta rydberg

konstanta rydberg

Laboratorium Fisika I | Percobaan Konstanta Rydberg

I. JUDUL PRAKTIKUM

“TETAPAN RYDBERG”

II. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan tetapan Rydberg dengan spektrum atom Mercury dan

Helium

III. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

1. Spektrometer 1 buah

2. Sumber cahaya mercury 1 buah

3. Kisi difraksi (100 lines/mm) 1 buah

4. Lup 1 buah

5. Power supply 1 buah

IV. DASAR TEORI

Kisi difraksi merupakan piranti untuk menghasilkan spektrum dengan

menggunakan difraksi dan interferensi, yang tersusun oleh celah sejajar

dalam jumlah sangat banyak dan memiliki jarak yang sama (biasanya

dalam orde 1.000 per mm).

Jika seberkas cahaya monokromatis dilewatkan pada kisi, pola difraksi

yang dihasilkan pada layar berupa garis terang gelap yang silih berganti.

Dengan menggunakan banyak celah, garis-garis terang dan gelap yang

dihasilkan pada layar menjadi lebih tajam. Bila banyaknya garis (celah)

per satuan panjang, misalnya cm adalah N, maka tetapan kisi d adalah :

konstanta rydberg


Pola difraksi maksimum pada layar akan tampak berupa garis-garis

terang yang dihasilkan oleh dua celah. Jika beda lintasan yang dilewati

cahaya datang dari 2 celah yang berdekatan, interferensi maksimm

terjadi ketika beda lintasan tersebut bernilai 0,

Oleh karena dan maka bila cahaya dilewatkan

pada kisi dan diarahkan ke layar, maka pada layar akan terjadi hal-hal

berikut ini.

1. (Garis terang/ maksimum)

2. (

) (Garis gelap/ minimum)

Dengan n= orde difraksi dan d= jarak antarcelah/ tetapan kisi

Bila atom hidrogen dalam keadaan tereksitasi dan kembali ke keadaan

dasarnya, maka atom akan memancarkan tenaga sebesar tenaga yang

diserap semula.

Atom hidrogen merupakan atom yang paling sederhana, terdiri dari

sebuah proton dan sebuah elektron. Pada tahun 1913 Niel Bohr

mengajukan postulat tentang atom hidrogen sebagai berikut:

1. Atom hidrogen terdiri dari sebuah elektron yang bergerak dalam

suatu lintas edar berbentuk lingkaran mengelilingi inti atom, gerak

konstanta rydberg


elektron tersebut dipengaruhi oleh gaya tarik Coulomb sesuai dengan

kaidah mekanika klasik.

2. Lintas edar elektron dalam atom hidrogen yang mantap hanyalah

yang mempunyai harga momentum anguler L yang merupakan

kelipatan dari tetapan Planck dibagi 2 .

L = n ħ

Atau

Dalam lintas edar yang mantap elektron yang mengelilingi inti atom tidak

memancarkan energi electromagnet, dalam hal tersebut energi totalnya

tidak berubah. Energi elektromagnet dipancarkan oleh sistim atom

apabila suatu elektron melintasi orbit mantap dengan energi Ei, secara

berkesinambung pindah ke suatu orbit mantap lain yang berenergi Ef,

pancaran energi elektromagnetnya memiliki frekuensi yang besarnya

sama dengan :

Kita dapat menghitung radius orbit dan energi total system sebagai

berikut :

Gaya tarik menarik antara elektron dan inti (gaya coulomb) besarnya

sama dengan gaya sentripetal:

r

mv

r

e 2

2

2

04

1

Berdasarkan postulat dua Niels Bohr

m v r = n ħ

dengan n : bilangan kuantum utama

Maka dari kedua persamaan tersebut dapat diperoleh radius orbit

elektron sbb:

konstanta rydberg


dan kecepatan elektron mengelilingi inti

Dengan mengetahui r dan maka energi total sistim diperoleh sebagai

berikut :

Energi suatu garis pada tiap-tiap deret diberikan oleh persamaan berikut:

dimana subkrip i dan f masing-masing menyatakan keadaan awal dan

akhir. Berdasarkan postulat Niels Bohr ke empat yang bahwa :

E = hv

dan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi

Sehingga dari persamaan persamaan di atas diperoleh :

22

1

2

11

nR

dengan R menyatakan konstanta rydberg.

V. JALANNYA PERCOBAAN

1. Mengatur spektrometer sehingga sumbu kolimator tepat berhimpit

dengan sumbu teropong yaitu dengan cara mengarahkan Kolimator

pada cahaya lampu tertentu.

2. Mengatur celah Kolimator setipismungkin dan posisinya tepat pada

tengah-tengah garis silang. Mengatur lensa okuler pada teropong

agar benda ditak terhingga dapat terlihat jelas.

3. Mengamati skala spektrometer.

konstanta rydberg


4. Meletakan lampu Hg didepan celah kolimator dan meletakkan kisi

dimeja Spektrometer sehingga bidang kisi tegak lurus terhadap

cahaya yang datang dari Kolimator.

5. Menarik teropong ke samping kanan sehingga tampak spektrum

warna yang paling kecil sudut difraksinya kemudian mengamati skala

spektrometer.

6. Menarik teropong ke samping kiri sehingga diperoleh warna

spektrum yang sama dengan di posisi kanan dan mengamati skala

spektrometer.

7. Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk warna spektrum lainnya pada

orde satu dan dua.

8. Mengamati skala sudut untuk semua spektrum di langkah 5.

9. Mengulangi langkah 2 s/d 6 untuk lampu gas Helium.

VI. DATA PENGAMATAN

1. Data hasil pengamatan untuk lampu Merkuri.

Sudut pelurus: Kanan = 39°15ʹ; Kiri = 219°10ʹ

N = 300 garis/mm

n = 1

Warna

Simpangan Kanan Simpangan Kiri

Nonius

Kanan Nonius Kiri

Nonius

Kanan Nonius Kiri

Ungu 32°20ʹ 212°15ʹ 46°7ʹ 226°4ʹ

Biru 31,5°15ʹ 211,5°13ʹ 46,5°7ʹ 226,5°5ʹ

Hijau 2 30,5°19ʹ 210,5°16ʹ 47,5°5ʹ 227,5°2ʹ

Hijau 1 29,5°20ʹ 209,5°18ʹ 48°25ʹ 228°24ʹ

Kuning 2 29°15ʹ 209°15ʹ 49°25ʹ 229°24ʹ

Kuning 1 29°10ʹ 209°8ʹ 49°30ʹ 229°30ʹ

Merah 28°20ʹ 208°20ʹ 49,5°15ʹ 229,5°10ʹ

konstanta rydberg


2. Data hasil pengamatan untuk lampu Helium.

Sudut pelurus: Kanan = 40,5°18ʹ; Kiri = 220,5°12ʹ

N = 300 garis/mm

n = 1

Warna


Nonius

Kanan Nonius Kiri

Nonius

Kanan Nonius Kiri

Ungu 33°12ʹ 213°9ʹ 48,5°6ʹ 228,5°2ʹ

Biru 32,5°24ʹ 212,5°23ʹ 48,5°30ʹ 228,5°23ʹ

Hijau 2 32,5°3ʹ 212,5°1ʹ 49°20ʹ 229°15ʹ

Hijau 1 32°22ʹ 212°20ʹ 49,5°30ʹ 229,5°25ʹ

Kuning 31°30ʹ 211°25ʹ 51°29ʹ 231°22ʹ

Merah 29°24ʹ 209°20ʹ 52°20ʹ 232°14ʹ

konstanta rydberg


VII. PENGOLAHAN DATA

1. Untuk lampu Merkuri.

Sudut pelurus: Kanan = 39,25°; Kiri = 219,16°

N = 300 garis/mm = 3×105 garis/m

n = 1

Warna


Nonius

Kanan Nonius Kiri

Nonius

Kanan Nonius Kiri

Ungu 32,33° 212,25° 46,12° 226,06°

Biru 31,75° 211,72° 46,62° 226,58°

Hijau 2 30,82° 210,76° 47,58° 227,53°

Hijau 1 29,83° 209,8° 48,42° 228,4°

Kuning 2 29,25° 209,25° 49,42° 229,4°

Kuning 1 29,16° 209,13° 49,5° 229,5°

Merah 28,33° 208,33° 49,75° 229,62°

Ket: 1° = 60ʹ → 1ʹ = 1/60°

Untuk mencari nilai λ:

Untuk nilai d:

Untuk nilai θ: ( )

Nonius yang digunakan adalah nonius kiri.

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

konstanta rydberg


Untuk nilai λ masing-masing warna:

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

Untuk mencari Konstanta Rydberg:

(

)

(

)

Konstanta Rydberg masing-masing warna (karena warna tampak, maka deret

yang digunakan adalah Deret Balmer, dimana nf = 2):

a. Ungu, nf = 2; ni = 8; λUngu =

( )

( )

( )

konstanta rydberg


Biru, nf = 2; ni = 7; λBiru =

b.

(

)

( )

( )

c. Hijau 2, nf = 2; ni = 6; λHijau2 =

( )

( )

( )

d. Hijau 1, nf = 2; ni = 6; λHijau1 =

( )

( )

( )

e. Kuning 2, nf = 2; ni = 5; λKuning2 = 52,44×10

-8 m

( )

( )

( )

f. Kuning 1, nf = 2; ni = 5; λKuning1 =

( )

( )

( )

konstanta rydberg


g. Merah, nf = 2; ni = 3; λMerah =

( )

( )

( )

konstanta rydberg


2. Untuk Lampu Helium.

Sudut pelurus: Kanan = 40,8°; Kiri = 220,7°

N = 300 garis/mm = 3×105 garis/m

n = 1

Warna


Nonius

Kanan Nonius Kiri

Nonius

Kanan Nonius Kiri

Ungu 33,2° 213,15° 48,6° 228,53°

Biru 32,9° 212,88° 49° 228,88°

Hijau 2 32,55° 212,52° 49,66° 229,25°

Hijau 1 32,37° 212,33° 50° 229,92°

Kuning 31,5° 211,42° 51,48° 231,37°

Merah 29,4° 209,33° 52,33°ʹ 232,23°

Ket: 1° = 60ʹ → 1ʹ = 1/60°

Untuk mencari nilai λ:

Untuk nilai d:

Untuk nilai θ: ( )

Nonius yang digunakan adalah nonius kiri.

( )

( )

( )

( )

( )

( )

konstanta rydberg


Untuk nilai λ masing-masing warna:

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

( )( )

Untuk mencari Konstanta Rydberg:

(

)

(

)

Konstanta Rydberg masing-masing warna (karena warna tampak, maka deret

yang digunakan adalah Deret Balmer, dimana nf = 2):

a. Ungu, nf = 2; ni = 8; λUngu =

( )

( )

( )

b. Biru, nf = 2; ni = 7; λBiru = 41,76×10-8

m

( )

( )

( )

konstanta rydberg


c. Hijau 2, nf = 2; ni = 6; λHijau2 = 43,65×10-8

m

( )

( )

( )

d. Hijau 1, nf = 2; ni = 6; λHijau1 = 45,63×10-8

m

( )

( )

( )

e. Kuning, nf = 2; ni = 5; λKuning = 51,96×10

-8 m

( )

( )

( )

f. Merah, nf = 2; ni = 3; λMerah = 59,55×10

-8 m

( )

( )

( )

konstanta rydberg


VIII. Persentase Kesalahan

Untuk menghitung persentase kesalahan:

(

)

R tetapan = 1,097 ×107 m

-1

1. Persentase kesalahan untuk Konstanta Rydberg lampu Merkuri.

Warna Persentase Kesalahan (%)

Ungu 7,75

Biru 2,18

Hijau 2 6,75

Hijau 1 15,68

Kuning 2 17,22

Kuning 1 18,14

Merah 17,59

Rata-rata 12,19

2. Persentase kesalahan untuk Konstanta Rydberg lampu Helium.

Warna Persentase Kesalahan (%)

Ungu 3,10

Biru 5,10

Hijau 2 6,38

Hijau 1 10,39

Kuning 16,50

Merah 2,00

Rata-rata 7,24

IX. PEMBAHASAN

Praktikum “Konstanta Rydberg” bertujuan untuk menentukan konstanta

Rydberg dari berbagai spectrum warna untuk dua jenis lampu yang

berbeda yaitu lampu gas Merkuri dan lampu gas Helium.

Dari eksperimen diperoleh data untuk lampu gas Merkuri warna yang

teramati adalah merah, kuning1, kuning 2, hijau 1, hijau 2, biru dan ungu.

Sedangkan untuk lampu gas Helium warna yang teramati adalah merah,

kuning, hijau 1, hijau 2, biru, dan ungu.

konstanta rydberg


Tabel Hasil Pengamatan Lampu Gas Merkuri

Warna


Nonius

Kanan Nonius Kiri

Nonius

Kanan Nonius Kiri

Ungu 32,33° 212,25° 46,12° 226,06°

Biru 31,75° 211,72° 46,62° 226,58°

Hijau 2 30,82° 210,76° 47,58° 227,53°

Hijau 1 29,83° 209,8° 48,42° 228,4°

Kuning 2 29,25° 209,25° 49,42° 229,4°

Kuning 1 29,16° 209,13° 49,5° 229,5°

Merah 28,33° 208,33° 49,75° 229,62°

Dari hasil pengamatan diatas dapat dilihat bahwa Simpangan Kanan

memiliki perbedaan dengan simpangan kiri. Pada simpangan kanan

untuk tiap spectrum warna (Ungu s/d Merah) skala noniusnya akan

semakin kecil. Sedangkan pada simpangan kiri untuk tiap spectrum

warna (ungu s/d merah) skala noniusnya akan semakin besar. Perbedaan

ini terjadi karena pada saat teropong di tarik ke sebelah kanan spectrum

warna yang muncul terlebih dahulu adalah warna Merah, sebaliknya

ketika teropong ditarik ke sebelah kiri spectrum warna yang muncul

terlebih dahulu adalah ungu. Hal ini membuat skala nonius untuk setiap

spectrum warna pada simpangan kanan-kiri akan berbeda.

Berikut tabel hasil pengolahan data dari kedua Lampu gas Merkuri dan

helium

Untuk Lampu Gas Merkuri

Warna (

0) λ(m) R(m

-1) % (Kesalahan)

Ungu 6,91

7,75

Biru 7,43

2,18

Hijau 2 8,38

6,75

Hijau 1 9,3

15,68

Kuning 2 10,07

17,22

Kuning 1 10,18

18,14

Merah 10,64

17,59

konstanta rydberg


Untuk Lampu Gas Helium

Warna (

0) λ(m) R(m

-1) % (Kesalahan)

Ungu 7,69

3,10

Biru 8,00 𝑥

5,10

Hijau 2 8,365

6,38

Hijau 1 8,75

10,39

Kuning 9,975

16,50

Merah 11,45

2,00

Dari pengolahan data yang telah dilakukan, didapatkan nilai tetapan

Rydberg. Namun, nilai yang didapat dari hasil percobaan ini berbeda

dengan teori, karena menurut teori nilai tetapan Rydberg yaitu R=

1,097x107m-1. Dalam percobaan ini praktikan tidak dapat menemukan

tetapan yang sama menurut teori, tetapi nilainya mendekati.

Pada lampu merkuri, penentuan tetapan Rydberg untuk tiap spectrum

warna yang telah dilakukan, persentase kesalahan yang paling kecil yaitu

pada spectrum warna biru sebesar 2,18 %, sedangkan persentase

kesalahan yang paling besar pada spectrum warna kuning 1 sebesar

18,14 %.

Pada lampu Helium, penentuan tetapan Rydberg untuk tiap spectrum

warna yang telah dilakukan, persentase kesalahan yang paling kecil yaitu

pada spectrum warna merah sebesar 2,00 %, sedangkan persentase

kesalahan yang paling besar pada spectrum warna kuning sebesar

16,50%.

Adapun factor-faktor yang menyebabkan kesalahan dalam penentukan

nilai tetapan Rydberg pada percobaan ini yaitu:

konstanta rydberg


1. Praktikan.

Dalam melakukan percobaan ada kemungkinan praktikan keliru

dalam menempatkan garis silang tepat pada spectrum warna.

Kesalahan melihat skala sudut (nonius kiri-kanan)

2. Alat

Alat yang digunakan dalam percobaan ini dalam hal ini spektrometer,

menjadi salah satu factor penyebab kesalahan dalam percobaan karena

alat yang digunakan memiliki beberapa kelemahan, antara lain garis

silang tidak bisa terlihat jelas (apabila menggunakan lampu gas helium),

lensa okuler pada teropong terlihat buram, dan celah pada kolimator pun

harus di atur beberapa kali.

3. Lingkungan

Praktikan kemungkinan salah dalam melihat skala sudut, karena

pengaruh lingkungan. Pada saat pengambilan data lampu harus

dimatikan sehingga kondisi ruangan pada saat percobaan itu gelap.

Karena itu ketika melihat skala sudut ada kemungkinan praktikan

salah melihat besarnya skala tersebut .

X. Kesimpulan

Dari hasil percobaan ini dapat disimpulkan hasil sebagai berikut.

Untuk lampu gas Merkuri

- Nilai rata-rata Tetapan Rydberg yang didapat pada lampu gas

Merkuri yaitu 1,049x107m-1. Dan perbandingannya dengan tetapan

sebenarnya R=1,097x107m-1 sebesar 12,19%.

Untuk lampu gas Helium

- Nilai rata-rata Tetapan Rydberg yang didapat pada lampu gas

Helium yaitu 1,038x107m-1. Dan perbandingannya dengan tetapan

sebenarnya R=1,097x107m-1 sebesar 7,24%.

konstanta rydberg


Cahaya merah dengan panjang gelombang terbesar mengalami

lenturan atau pembelokan paling besar. Cahaya ungu mengalami

lenturan terkecil karena panjang gelombang cahaya ungu paling

kecil.

Banyaknya garis per satuan panjang (N) akan mempengaruhi

perhitungan panjang gelombang tiap spectrum. Semakin banyak

garis (N) maka tetapan kisi (d) akan semakin kecil.

Semakin besar sudut yang dibentuk uuntuk tiap spectrum maka

panjang gelombang akan semakin besar.

Besarnya nilai tetapan Rydberg dipengaruhi oleh lintasan yang

lebih luar (nf), panjang gelombang tiap spectrum ( ), serta sudut

yang dibentuk dari pengukuran pada spektrometer.

konstanta rydberg


XI. DAFTAR PUSTAKA

J,B. Moningka, 2013, Penuntun Praktikum Laboratorium Fisika I, Jurusan

Fisika: FMIPA UNIMA

Supit,Marsel. 2013. Laporan Praktikum Konstanta Rydberg. Jurusan

Fisika: FMIPA UNIMA

Douglas C. Giancolli (Edisi 6).2005. Physics Principle with Applications.

New Jersey : Pearson Education,Inc

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/atspect.html#c1)

Akhadi, Muklis. 2000. Dasar-dasar Proteksi Radiasi. Jakarta : Rineka Cipta

Beiser, Arthur. 1998. Konsep-konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.\

Diamanti, Theofani. 2013. Contoh Laporan Praktikum Konstanta Rydberg.

Jurusan Fisika: FMIPA UNIMA

Muljono, 2003, FISIKA MODERN, Jakarta: ANDI

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/atspect.html#c1

laporan praktikum konstanta rydberg

Science